吳菊花

虛擬仿真技術在體育專業(yè)運動解剖學課程教學中的應用探討*

吳菊花

（廣西科技大學體育學院，廣西 柳州 545006）

運動解剖學是體育專業(yè)學生的必修課，傳統(tǒng)教學模式往往表現為形式單一、學生興趣不高等，虛擬仿真技術則可更形象、逼真地模擬解剖結構，將知識點教授給學生，顯著提高教學效果和質量。隨著高校新型課程改革的不斷推進和深入開展，將虛擬仿真技術應用于運動解剖教學將變得更加迫切和重要，這將有利于運動解剖學教學成效的提高，更加有利于新課程改革的推進和發(fā)展

虛擬仿真；運動解剖學；應用

近期，國務院辦公廳《體育強國建設綱要》印發(fā)頒布，其部署推動著中國體育的不斷演變：由競技體育向全民體育發(fā)展，體育強國的穩(wěn)步構建。由此提示：當前社會對于體育專業(yè)人才的需求將逐漸增多，并且越來越需要豐厚知識儲備的體育專業(yè)技術人才。在體育相關專業(yè)教學中，除了專業(yè)方向所需學科的學習外，還需進行一些基礎專業(yè)理論課的學習，比如：運動解剖學、運動生理學等，其中運動解剖學作為所有體育相關專業(yè)的必修基礎課程[1]，是其他課程的先修課程，也是其后續(xù)課程的前提與基礎。而運動解剖學并非純粹的理論學科，是一門理論與實踐緊密聯(lián)系的學科，例如增強機體核心力量時，需對哪些肌肉進行訓練等等。運動解剖學專業(yè)名詞繁多，內容略顯枯燥，隨著課改的深入運動解剖學課時也隨之減少，這給運動解剖學的課程教學帶來了一定挑戰(zhàn)。近年來，科學技術與教學技術密切融合，越來越多新穎實用的科學信息技術應用于教學，并給課程教學帶來了新視角和新切入點，如虛擬仿真技術。虛擬仿真技術是一種可創(chuàng)建和體驗虛擬世界的計算機系統(tǒng)，是以計算機軟件及硬件為基礎、以必要的技術手段為輔助，通過對已知或未知世界的仿真，使人獲得真實感受的一種計算機應用技術[2,3]。那么，虛擬仿真技術對運動解剖學教學是否具有較強的應用性呢？針對這一問題，筆者試著從運動解剖學教學現狀、虛擬仿真技術在運動解剖學教學中的作用及應用分析、虛擬仿真技術在運動解剖學教學中需注意的問題等方面著眼，對虛擬仿真技術在運動解剖學教學中的應用進行深入探討。

1 運動解剖學課程教學現狀

在體育專業(yè)理論教學中，運動解剖學幾乎是所有體育專業(yè)方向的必修課程，也是為后續(xù)課程開展提供一定基礎。目前，運動解剖學課程主要涵蓋理論教學和實驗教學，其主要內容為人體基本形態(tài)結構，多數內容為固定知識，僅有少量內容需靈活掌握[4]，而體育專業(yè)學生在中學階段，精力多用于體育實踐，而對于文化課程的學習存在一定缺失，因此，體育專業(yè)學生剛踏入大一階段，就需要學習內容較繁雜、知識點較瑣碎的運動解剖學課程，對其而言，往往存在一定難度。運動解剖學除了理論學習外，還會伴隨約四分之一的實驗教學[5]，眾所周知，實驗教學是培養(yǎng)學生實踐能力、創(chuàng)新精神、理論融合實踐的重要途徑之一，而傳統(tǒng)的運動解剖學實驗教學往往僅通過辨析骨骼或部分模型，進而完成該部分教學，由此可能會減弱學生對于運動解剖學的整體觀認識、三維立體認識，進而可能導致體育專業(yè)學生在該課程結束后，理論與實踐的結合運用能力相對薄弱[6]?？傮w上看，運動解剖學是理論與實踐緊密聯(lián)系的主干課程，其解剖學專業(yè)名詞復雜繁多，教學內容枯燥難懂，并且隨著教學改革要求，其課時量也呈縮減趨勢，其實驗教學用的骨骼、臟器模型等帶給體育專業(yè)學生的學習興趣逐漸降低等，這給運動解剖學課程的教學帶來了十分嚴峻的挑戰(zhàn)。

2 虛擬仿真技術在運動解剖學教學中的應用

傳統(tǒng)的運動解剖學教學往往采用實物模型演示。在課堂理論教學中，任課教師給學生展示某一部位的解剖學實物模型，給學生直觀印象，同時增加與學生的互動性，在解剖學知識傳授過程中具有條理清晰、解說形象的特點，然而實物模型也存在一定缺點：靜態(tài)展示，無法真實反映人體的動態(tài)情況；局部性強，缺乏整體感官性，還有一些精細的結構，如：肌肉的斷面解剖、心血管系統(tǒng)的動態(tài)、神經系統(tǒng)抽象等，均無法給學生呈現出真實性。并且隨著使用年限增加，這些實物模型會出現大量磨損，而解剖學實物模型造價較高，這無形中會增加較多財政負擔。此外，體育專業(yè)學生對于抽象學科的學習，缺乏立體觀，由此運動解剖學的教學更加需要靜態(tài)實物與動態(tài)圖像結合，進而提高體育專業(yè)學生對運動解剖學的學習興趣[7]。因此，可考慮引入虛擬仿真模型教學技術，對此進行一定彌補。

虛擬仿真技術應用于運動解剖學教學，在理論教學方面，是通過高度仿真的虛擬解剖學結構，使用并結合了多媒體、人機交互、仿真、虛擬現實等技術，在課堂進行教學時，可將大信息量的解剖學知識點形象化展示給學生，進而調動體育專業(yè)學生積極性，增加師生互動，能夠及時得到學生反饋，提高運動解剖學的課堂教學效率[8]。在實驗教學方面[9]，虛擬仿真技術具有其特定的優(yōu)勢，例如，可有效使用解剖標本，減少標本損耗，節(jié)約解剖資源；解除時空限制，解除了傳統(tǒng)解剖學實驗課程必需在實驗室進行的空間限制，可隨時實現解剖學實驗課程學習；人機互動性增強，可充分提高體育專業(yè)學生的學習樂趣，激發(fā)學生學習運動解剖的興趣，減少傳統(tǒng)解剖學實驗課堂上學生對解剖結構的淡視。例如，建設基于慕課平臺的醫(yī)學虛擬仿真實驗室的使用，極大地調動學生學習積極性，教學效果顯著[10]。張齊等[11]人則在局部解剖學教學中使用了數字化虛擬仿真技術，并通過實驗法對其應用效果進行檢驗，結果顯示實驗班解剖學成績顯著性高于對照班，且實驗班學生對其應用滿意度較高。又如，在動物解剖方面，張利衛(wèi)等[12]在動物解剖學實驗課教學課堂，改變傳統(tǒng)的“人——動物”的實物實驗教學模式，探索新的方法和手段，如：采用虛擬仿真系統(tǒng)和手機軟件云班課App等方法應用于動物解剖學教學實驗，有效改善了動物解剖學實驗的教學效果。虛擬仿真技術雖然在解剖學教學中應用已較為廣泛，但多應用于醫(yī)學院人體解剖學教學或農林院校的動物解剖教學，在運動解剖學教學方面則尚較少，仍需探索其在運動解剖學教學方面的作用效果。

人體解剖學虛擬仿真模型是通過計算機技術，構建人體各個解剖系統(tǒng)的詳細結構，使其呈現動態(tài)化呈現在顯示器上，具有顯著的具象化和生動性。目前，院校常用的仿真模型包括兩種：Visible Body[13]和3D Body[14]。其中，Visible Body是全球知名的人體解剖學軟件，是由國外研發(fā)專業(yè)的人體透視三維虛擬軟件，該軟件構建了人體系統(tǒng)結構的三維立體空間，從某種程度上講，與傳統(tǒng)解剖學教學中的尸體解剖相類似，由真實尸體數據3D重建的解剖模型與立體化數字冷凍切片圖像技術結合，可對3D解剖模型進行模擬解剖，由此可方便學生較好地理解解剖學結構及其相鄰組織的關系。該軟件可在電腦、手機等平臺上使用，無論何時何地，學生均可進行學習，僅通過觸屏操作，即可完成對不同解剖學部位的名稱、功能、結構等的學習，動態(tài)性較強，可滿足體育專業(yè)學生對解剖學知識的動態(tài)認識。然而，該軟件為收費軟件，需購買方可使用。3D Body是由國內公司研發(fā)，主要通過構建三維立體數字模型，其特點是按照人體系統(tǒng)進行解剖部位分類，分為男女兩類型，可提供骨性標志、肌肉形狀、肌肉起止點、肌肉動作動畫、斷層解剖、運動解剖動態(tài)模型等詳細的圖文信息解釋，涵蓋了5000+的人體解剖結構，是十分完整全面的解剖學虛擬仿真應用軟件。3D Body也可在電腦、手機等平臺進行應用，教師或學生使用時，不受時間空間限制。該軟件版本部分免費，部分收費。在對比以上兩種虛擬仿真的解剖學應用軟件后，針對體育專業(yè)學生對解剖學知識需求的側重點——運動系統(tǒng)在體育專業(yè)中的應用較為深入，建議選擇使用3D Body。

3 虛擬仿真技術在運動解剖學教學中需注意的問題

3.1 虛實結合教學，但應注意以實為主、虛為輔的教學原則

虛擬仿真技術應用下的運動解剖學教學，可彌補傳統(tǒng)教學模式下的精準定位不準確、三維立體不清晰等問題，有利于教師更加直觀系統(tǒng)地講述知識點，并將關聯(lián)知識點同時點映，由此幫助學生形成立體全面的人體解剖學結構映像，進而改善教科書上圖像二維性給學生帶來的困擾[15]。然而，該技術下的仿真平臺也具有其明顯局限性，如：解剖虛擬仿真平臺只能無限接近真實地解剖學實物標本，但仍無法取代標本；此外，解剖虛擬仿真平臺缺乏實物模型的真實感，學生在學習過程中，仍需對相應樣本進行觸摸觀察，進而增強對該解剖結構的真實感；解剖實物模型也具有與學生互動性強、直觀方便的特點。因此，雖然虛擬仿真技術極大地改善了運動解剖學學習過程中存在的問題，但我們仍需以運動解剖學教科書和解剖學實物模型為主，同時輔以相關虛擬仿真技術制作的解剖學結構軟件，虛實結合進行教學，以實為主，以虛為輔。

3.2 增強運動解剖學虛擬仿真相關軟件開發(fā)，完善融合運動學與解剖學

目前，解剖學的虛擬仿真軟件眾多，比如Visible Body、3D body等，這些軟件已得到廣泛應用，且受眾滿意度較高。除此之外，還有其他公司自行開發(fā)了虛擬仿真解剖學平軟件，例如“山東易創(chuàng)中國數字人解剖系統(tǒng)”[15]等等。各類型的解剖學虛擬仿真軟件各有其特點，然而，多數解剖學虛擬仿真軟件只針對醫(yī)學院開發(fā)，側重于系統(tǒng)解剖、局部解剖等，而體育專業(yè)所學的運動解剖學側重點在于解剖學與運動的關系，重在強調運動系統(tǒng)，因此，需開發(fā)其相應的運動解剖學虛擬仿真系統(tǒng)，方可更有利于體育專業(yè)學生學習。瓊臺師范高等專科學校設計開發(fā)的“運動解剖學軟件”，其實踐也表明該軟件可有效幫助體育專業(yè)學生直觀清晰地理解運動系統(tǒng)相關知識點[16]。然而據文獻檢索發(fā)現，對于運動解剖學的虛擬仿真軟件開發(fā)目前尚少，并未呈現如同Visible Body、3D body等成熟度較高的運動解剖學軟件，因此，仍需增強運動解剖學虛擬仿真軟件的開發(fā)，進而為體育專業(yè)運動解剖學教學提供技術支持。

4 小結

運動解剖學教學，不僅要求學生熟練掌握扎實的解剖學知識點，還需要學生根據學科特點靈活運用知識的能力及熟練的動手能力。許多實踐證明，解剖學虛擬仿真平臺作為解剖學教學的輔助手段之一，可有效解決教學過程中標本缺乏的問題，增強學生的三維立體感和全面觀，更可充分調動學生的學習積極性。盡管解剖學虛擬仿真平臺具有眾多優(yōu)點，但也存在一定弊端，如不真實性，即“看得到摸不著”。因此，在運動解剖學教學中，需堅持以運動解剖學教科書和解剖學實物模型為主，同時輔以相關解剖學虛擬仿真技術平臺。

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Discussion about the Application of Virtual Simulation Technology in the Teaching of Sports Anatomy Course

WU Juhua

(Guangxi University of Science and Technology, Liuzhou 545006, Guangxi, China)

廣西高等教育本科教學改革工程項目一般項目A類（2018JGA210）；廣西科技大學博士基金（?？撇?7083）。

吳菊花（1985—），博士，副教授，研究方向：運動人體科學實驗教學與研究。